Los sistemas antisísmicos son una serie de dispositivos y soluciones que buscan reducir las vibraciones o fuertes movimientos producidos por sismos o terremotos. El Perú se encuentra ubicado en el denominado “Cinturón de Fuego del Pacífico”, una zona donde se concentran enormes placas tectónicas que en cualquier momento pueden librar energía.

A través del tiempo, las innovaciones en ingeniería y nueva tecnología para la construcción han permitido el desarrollo de sistemas antisísmicos que mejoran la calidad del suelo y la edificación.

En ese contexto, Luis Flores Tantaleán, gerente general de Top Consult, indicó que los sistemas antisísmicos permiten mejorar la respuesta de una estructura o edificación frente a un sismo.

“Pese a que la tecnología en el campo de la ingeniería sismorresistente ha avanzado mucho en los últimos 50 años, aún no podemos predecir la ocurrencia de los sismos, por lo que el mayor avance ha venido en la investigación y desarrollo de sistemas que mitiguen el impacto de los sismos en las estructuras, tratando de absorber el efecto de la fuerza sísmica cuando ésta se produce, limitando los desplazamientos, para reducir los daños materiales y el impacto en las personas que puedan estar en la edificación”, explicó.

Asimismo, Flores agregó que “lo que buscan los sistemas antisísmicos es mejorar el comportamiento de la estructura para sufrir el menor daño posible, evitando el colapso para preservar la vida de las personas dentro y fuera de la misma”.

Por su parte, Diego Taboada, jefe de la Unidad de Protección Sísmica en CDV Ingeniería, dijo que “los dispositivos antisísmicos permiten adosar la estructura en diversas ubicaciones y que, cuando ocurre el sismo, disipan la energía mediante diversos mecanismos de trabajo. En otras palabras, modifican el comportamiento sísmico de la estructura, tratando de reducir el daño”.

Mientras tanto, para Luis Speicher, gerente técnico de Diseño Estructural y Protección Sísmica (Prisma), manifestó que este tipo de sistemas “buscan reducir la cantidad de energía sísmica que intenta ingresar a las edificaciones y por tanto reducir el daño en su estructura y sus contenidos”.

Así, con una mejor comprensión de los efectos de los terremotos sobre varios tipos de estructuras, y a las recientes experiencias después de potentes terremotos con epicentros cercanos a los centros urbanos, la necesidad de medidas antisísmicas ha sido reconocida y ha tomado especial relevancia.

Importancia de los Sistemas

En el pasado, el refuerzo antisísmico se aplicaba principalmente con el propósito de salvaguardar la seguridad pública, con soluciones de ingeniería limitadas por consideraciones políticas y económicas. Sin embargo, con el desarrollo de la ingeniería sismorresistente se han diferenciado diferentes niveles de eficacia.

Taboada señaló que el objetivo de estos sistemas es “proteger a las estructuras contra los distintos niveles de terremoto, asegurando la continuidad operativa y la protección a la vida y la inversión”.

Por otro lado, Speicher explicó que “un edificio con aislamiento sísmico se diseña para que pueda continuar operativo luego de un movimiento telúrico muy importante. Terremotos como los de Japón, en el 2011, y Chile, en el 2010, han comprobado la eficacia de estos sistemas en la reducción de las deformaciones y aceleraciones en la estructura. Es posible reducir entre el 80% y 90% de la energía sísmica que intenta ingresar al edificio”.

Además, el representante de Prisma, mencionó que las edificaciones con disipación de energía “buscan reducir parte de la energía sísmica que de todas maneras va a ingresar a la edificación. Emplean un concepto similar al del amortiguador de un auto y pueden lograr reducir entre el 20 y 30% de la energía sísmica que ingresa a la edificación”.

En ese sentido, los sistemas antisísmicos permiten garantizar la incolumidad pública, la supervivencia de la estructura, permitir la funcionalidad de la estructura y que esta no sea afectada. Dentro de estas múltiples funcionalidades, el objetivo principal y primordial es asegurar que la estructura no vaya a colapsar sobre sus ocupantes ni que se derrumbe sobre áreas cercanas, además de permitir el movimiento de la estructura manteniendo un cierto grado de seguridad.

Por otro lado, la estructura puede necesitar de amplias reparaciones antes de que pueda ser considerada útil o pueda consentirse el regreso a sus ocupantes, mientras no queda segura para ser usada. Esto es típicamente el nivel más bajo de refuerzo aplicable a los puentes. La parte primaria, estructural, debe quedar libre de daños, y la estructura debe solo disminuir levemente en la funcionalidad de su función primaria. Con un alto nivel de retrofit, esto permite que cualquier reparación necesaria sea solo cosmética, por ejemplo, grietas menores en el yeso, cartón yeso y en el estuco.

Aisladores y Disipadores Sísmicos

Las técnicas más comunes de reforzamiento antisísmico se pueden dividir en varias categorías. Sin embargo, dos de las principales mencionadas por los especialistas consultados fueron los disipadores y aisladores sísmicos.

Los disipadores sísmicos absorben la energía del movimiento y la convierten en forma de calor, logrando amortiguar los efectos de resonancia en estructuras que están conectadas de modo rígido al terreno, tal y como señaló Luis Speicher: “La disipación complementaria de energía se logra mediante dispositivos que toman parte de la energía que ingresa a la estructura transformándola en otra forma de energía como calor o deformación de materiales”.

Además del aumento de capacidad en la disipación de la energía mecánica de las estructuras, ulteriores amortiguadores pueden reducir el movimiento y las aceleraciones dentro de las estructuras. En algunos casos, el peligro de derrumbe no proviene de la sacudida inicial, sino de los movimientos de resonancia periódica de la estructura que las repetidas ondas sísmicas en el terreno inducen. En particular, los amortiguadores suplementarios actúan como los propios amortiguadores de las suspensiones de los automóviles.

Asimismo, Speicher agregó que existen varios tipos de disipadores y configuraciones de instalación en el mercado y especificó dos de ellos.

“Los disipadores de fluido viscoso funcionan como un amortiguador de auto mientras que los histeréticos disipan energía mediante la deformación de un material como el acero”. En tanto, el ingeniero Flores aseveró que los disipadores sísmicos “son sistemas de amortiguamiento que absorben la energía del movimiento, logrando descargar los efectos de la resonancia y reducir el movimiento dentro de la estructura”. Diego Taboada, explicó que los disipadores de fluido viscoso con los que trabaja CDV Ingeniería, funcionan como elementos que se adosan a los pórticos estructurales y que en un movimiento sísmico disipan energía a través del paso de fluido viscoso en su interior, produciendo una resistencia al movimiento libre del edificio.

En esa línea, explicó que los disipadores de fluido viscoso son elementos que se adosan a los pórticos estructurales y que, en un movimiento sísmico, disipan la energía a través del paso de fluido viscoso en su interior produciendo una resistencia al movimiento libre del edificio.

Otra técnica es el aislamiento de la base, la cual consiste en dispositivos estructurales colocados en la parte inferior de un edificio, los cuales deben desacoplarse la estructura, separándose de las sacudidas del terreno, y reducir las fuerzas aplicadas por el sismo sobre la edificación, manteniendo su integridad y aumentando su desempeño sísmico.

“Esta técnica se logra al instalar una interfaz flexible entre el terreno y la edificación empleando unos dispositivos denominados aisladores sísmicos. De esta manera, se reduce significativamente la energía sísmica que intenta ingresar a la edificación en casos de un sismo importante”.

Esta tecnología de ingeniería sísmica, que forma parte del control de vibración, puede ser aplicada a edificios completamente nuevos (antes de ser construidos) o también frente a estructuras existentes (con técnicas de corte y encamisado con acero de las columnas de la base y colocación de aisladores sísmicos sobre estas).

Para el especialista de CDV Ingeniería, los aisladores sísmicos son una tecnología que reducen la respuesta de la superestructura ‘separando o aislando’ la estructura de los movimientos del suelo. Así, “se reducen las fuerzas sísmicas y desplazamientos relativos de la estructura por encima de los aisladores, se mantienen las estructuras operativas y se evitan pérdidas materiales cuantiosas y tiempos en reparaciones”.

Por último, Flores señaló que estos aisladores “logran desacoplar la subestructura de la superestructura de una edificación para aislarlo de su base, con lo que pueden mejorar su respuesta sísmica“. Además, el ingeniero menciona una técnica adicional, que consiste en refuerzos externos en los edificios, ya sean pórticos de concreto o de estructuras metálicas y placas de concreto para mejorar el comportamiento sísmico.

Aplicaciones

La protección sísmica debería funcionar para todo nivel de sismo. Es importante que se asegure que frente a un terremoto de cualquier magnitud el daño sea mínimo, esto equivale a tener la infraestructura completamente operativa de manera inmediata y un costo de reparaciones mínimo.

Según Speicher, el aislamiento sísmico se puede lograr en la mayoría de los edificios peruanos sin mayor inconveniente. Sin embargo, advierte que “cuando los edificios son demasiado esbeltos o se ubican sobre suelos extremadamente blandos, esta alternativa podría dejar de ser efectiva.Asimismo, cuando las edificaciones son muy pequeñas este sistema pierde eficiencia respecto al costo de implementación”. “Cuando el aislamiento sísmico no puede ser implementado y aún se requiere proteger la edificación, se puede optar por disipación de energía. El costo de este sistema varía dependiendo de los dispositivos y configuración utilizada”, acotó. En tanto, Diego Taboada coincidió que las soluciones aplican a la mayoría de edificaciones e infraestructura. “En Perú, principalmente, este tipo de sistemas aplica a edificaciones; sin embargo, estructuras como puentes, tanques de almacenamiento industrial, o infraestructura para minería, entre otros, pueden ser protegidas con los diferentes tipos de dispositivos de protección sísmica”, detalló.

Asimismo, Luis Flores explicó que estos sistemas pueden adecuarse a “cualquier edificación donde, dentro de su diseño o construcción, no se ha tenido en cuenta la fuerza sísmica”, con el objetivo de mejorar su comportamiento, sobre todo en edificaciones que congreguen gran cantidad de personas.

Fuente: Revista CONSTRUCTIVO